ROS与stm32通信

0.概述

ros和stm32等嵌入式单片机的最大区别在于ros主要用于处理slam、机器视觉、人工智能这种对于算力要求高，算法复杂的问题；而stm32和arduino等主要用来处理一些边缘事件，比如亮个LED，驱动个电机啥的。相比于ros，实时性强是嵌入式单片机最大的优点（以我做的两轮平衡小车为例，stm32f103的一个周期大概为3ms左右），所以ros和单片机的通讯是必然的。
这篇文章是基于ros的串口函数库来和stm32进行串口通讯。stm32采用usart+dma接收数据。同时也可移植arduino等平台。

1.ROS端配置

共有两个功能包stm32_talker和stm32_listener。由stm32_talker向stm32_listener发布给stm32的命令消息，listener通过串口和stm32双向通讯，再向talker发布反馈消息。笔者这么做的目的是将串口部分分离位一个单独的功能包，方便以后移植。

1.安装串口库

$ sudo apt-get install ros-<版本号>-serial

2.创建talker功能包，基于rospy、roscpp、serial这三个包

catkin_create_pkg stm32_talker rospy roscpp serial

3.在此功能包下创建两个消息stm32_message_bag和stm32_message_back,分别是发送给stm32的命令和stm32回传的消息，并且将其包含在CMakeList中
消息内容为：

//stm32_message_back
uint8 data0
uint8 data1
uint8 data2
uint8 data3
uint8 data4
uint8 data5
uint8 data6
uint8 data7

//stm32_message_back
uint8 data0
uint8 data1
uint8 data2
uint8 data3
uint8 data4
uint8 data5
uint8 data6
uint8 data7

消息内容是一样的，创建两个只是为了区分，不差这点内存。

创建消息的具体过程在笔者之前的文章中，不再赘述。

4.在src下新建stm32_talker.cpp,并且输入以下代码：

#include 
#include 
#include 

stm32_talker::stm32_message_bag msg;//声明命令变量
/****初始化命令****/
void init_message_command()
	{
		msg.data0=0x01;
		msg.data1=0x01;
		msg.data2=0x01;
		msg.data3=0x01;
		msg.data4=0x01;
		msg.data5=0x01;
		msg.data6=0x01;
		msg.data7=0x01;
	}


/****接收到stm32反馈后的回调函数****/
void stm32backcallback(const stm32_talker::stm32_message_bag::ConstPtr& back)
	{
		ROS_INFO("I heard back");

		uint8_t stm32_back[10];
		size_t n=8;

		stm32_back[0]=back->data0;
		stm32_back[1]=back->data1;
		stm32_back[2]=back->data2;
		stm32_back[3]=back->data3;
		stm32_back[4]=back->data4;
		stm32_back[5]=back->data5;
		stm32_back[6]=back->data6;
		stm32_back[7]=back->data7;
		for(int i=0;i<=7;i++)
			{
				ROS_INFO("%02x",stm32_back[i]);
			}
	}



int main(int argc, char **argv)
	{
		ros::init(argc,argv,"stm32_talker");
		ros::NodeHandle n;
		ros::Rate loop_rate(10);
		ros::Publisher stm32_command_pub = n.advertise<stm32_talker::stm32_message_bag>("stm32_command",1000);//发布命令
		ros::Subscriber stm32_back_sub = n.subscribe("stm32_back",1000,stm32backcallback);//订阅反馈

		while(ros::ok())
		{
			init_message_command();
			stm32_command_pub.publish(msg);//发布命令
			loop_rate.sleep();
			ros::spinOnce();
   		}
	}

5.创建listener功能包，基于rospy、roscpp、serial、stm32_talker这四个包

catkin_create_pkg stm32_listener rospy roscpp serial stm32_talker

6.在listener功能包下，src文件夹中新建stm32_listener.cpp,并且输入以下代码：

#include 
#include 
#include 
#include 


serial::Serial ser;//串口变量

//打开串口
void openserial()
	{
		try
			{
				ser.setPort("/dev/ttyUSB0");//设备端口号
				ser.setBaudrate(38400);//波特率
				serial::Timeout t = serial::Timeout::simpleTimeout(1000);//这个应该是超时，但是是必须的！！ 
      			ser.setTimeout(t); 
				ser.open();//打开串口
			}
		catch (serial::IOException& e) 
    			{ 
        			ROS_ERROR_STREAM("Unable to open port "); 
    			} 
		if(ser.isOpen())
			{
				ROS_INFO("OPEN");
			}
	}

//订阅到talker后的回调函数
void stm32commandcallback(const stm32_talker::stm32_message_bag::ConstPtr& command)
	{
		ROS_INFO("I heard talker");
		uint8_t data[10];
		size_t n=8;
		data[0]=command->data0;
		data[1]=command->data1;
		data[2]=command->data2;
		data[3]=command->data3;
		data[4]=command->data4;
		data[5]=command->data5;
		data[6]=command->data6;
		data[7]=command->data7;
		ser.write(data,n);
	}


int main(int argc,char **argv)
	{
		ros::init(argc,argv,"stm32_listener");
		ros::NodeHandle m;

		openserial();					//打开串口
		ros::Subscriber stm32_command_sub = m.subscribe("stm32_command",1000,stm32commandcallback);
		ros::Publisher stm32_back_pub = m.advertise<stm32_talker::stm32_message_back>("stm32_back",1000);

		while(ros::ok())
			{
				size_t w=ser.available();//串口缓存区字节数
				uint8_t buffer[10];
				if(w!=0)
					{
						ser.read(buffer,w);
						stm32_talker::stm32_message_back msg_back;

						msg_back.data0=buffer[0];
						msg_back.data1=buffer[1];
						msg_back.data2=buffer[2];
						msg_back.data3=buffer[3];
						msg_back.data4=buffer[4];
						msg_back.data5=buffer[5];
						msg_back.data6=buffer[6];
						msg_back.data7=buffer[7];
						w=0;
						stm32_back_pub.publish(msg_back);
						ROS_INFO("BACK");
					}
				ros::spinOnce();
			}
	}

关于Cmakelist 与 package的配置可以参考笔者以前文章，这里不再赘述。主要一点就是talker创建了消息，listener引用了消息。

3.stm32配置

工程文件的创建不再赘述，主函数代码如下：

#include"stm32f10x.h"
#include"systick.h"
//PA9_TX PA10_RX

uint8_t USART1_RX_BUF[8];
uint8_t USART1_TX_BUF[8];
int sig=0;

void SBUS_Configuration(void);
void DMA_Config(void);
void Data_Back_Init(void);
void Send_Data();

int main()
{
 SBUS_Configuration();
 DMA_Config();
 while(1)
{
 Data_Back_Init();
 Send_Data();
 delay_ms(500);
}

}

void Data_Back_Init(void)
{
USART1_TX_BUF[0]=0x00;
USART1_TX_BUF[1]=0x00;
USART1_TX_BUF[2]=0x00;
USART1_TX_BUF[3]=0x00;
USART1_TX_BUF[4]=0x00;
USART1_TX_BUF[5]=0x00;
USART1_TX_BUF[6]=0x00;
USART1_TX_BUF[7]=0x00;
}

void Send_Data()
{
for(int i=0;i<=7;i++)
{
USART_SendData(USART1,USART1_TX_BUF[i]);
}
}

void SBUS_Configuration(void)
{
	GPIO_InitTypeDef  GPIO_InitStructure;
	USART_InitTypeDef USART_InitStructure;
	NVIC_InitTypeDef  NVIC_InitStructure;

	RCC_APB2PeriphClockCmd(RCC_APB2Periph_GPIOA| RCC_APB2Periph_AFIO, ENABLE);
	RCC_APB2PeriphClockCmd(RCC_APB2Periph_USART1,ENABLE);
	
	GPIO_InitStructure.GPIO_Pin = GPIO_Pin_10;
	GPIO_InitStructure.GPIO_Speed = GPIO_Speed_50MHz;
	GPIO_InitStructure.GPIO_Mode = GPIO_Mode_IN_FLOATING;
	GPIO_Init(GPIOA, &GPIO_InitStructure);
	
    GPIO_InitStructure.GPIO_Pin = GPIO_Pin_9; 
    GPIO_InitStructure.GPIO_Speed = GPIO_Speed_50MHz;
    GPIO_InitStructure.GPIO_Mode = GPIO_Mode_AF_PP; //复用推挽输出
    GPIO_Init(GPIOA, &GPIO_InitStructure); //初始化PA.9

	//  波特率100000 8个数据位 无校验位 1个停止位
	USART_InitStructure.USART_BaudRate = 38400;
	USART_InitStructure.USART_WordLength = USART_WordLength_8b;
	USART_InitStructure.USART_StopBits = USART_StopBits_1;
	USART_InitStructure.USART_Parity = USART_Parity_NO;
	USART_InitStructure.USART_HardwareFlowControl = USART_HardwareFlowControl_None;
	USART_InitStructure.USART_Mode = USART_Mode_Rx | USART_Mode_Tx;
	USART_DMACmd(USART1,USART_DMAReq_Rx,ENABLE);
	USART_Init(USART1, &USART_InitStructure);
	USART_ITConfig(USART1, USART_IT_RXNE, DISABLE);
	USART_ITConfig(USART1, USART_IT_IDLE, ENABLE);//采取串口空闲中断来处理数据
	USART_Cmd(USART1, ENABLE);


	NVIC_InitStructure.NVIC_IRQChannel = USART1_IRQn;
	NVIC_InitStructure.NVIC_IRQChannelPreemptionPriority = 0;
	NVIC_InitStructure.NVIC_IRQChannelSubPriority = 0;
	NVIC_InitStructure.NVIC_IRQChannelCmd = ENABLE;
	NVIC_Init(&NVIC_InitStructure);
}
void DMA_Config()
{
    DMA_InitTypeDef DMA_InitStructure;
    DMA_DeInit(DMA1_Channel5);
    RCC_AHBPeriphClockCmd(RCC_AHBPeriph_DMA1, ENABLE);                  // 开启DMA时钟
    DMA_InitStructure.DMA_PeripheralBaseAddr = 0x40013804;        // 设置DMA源地址：串口数据寄存器地址*/
    DMA_InitStructure.DMA_MemoryBaseAddr = (uint32_t)USART1_RX_BUF;            // 内存地址(要传输的变量的指针)
    DMA_InitStructure.DMA_DIR = DMA_DIR_PeripheralSRC;                  // 方向：外设到内存
    DMA_InitStructure.DMA_BufferSize = 8;                         // 传输大小 
    DMA_InitStructure.DMA_PeripheralInc = DMA_PeripheralInc_Disable;    // 外设地址不增
    DMA_InitStructure.DMA_MemoryInc = DMA_MemoryInc_Enable;             // 内存地址自增   
    DMA_InitStructure.DMA_PeripheralDataSize = DMA_PeripheralDataSize_Byte; // 外设数据单位   
    DMA_InitStructure.DMA_MemoryDataSize = DMA_MemoryDataSize_Byte;     // 内存数据单位 
    DMA_InitStructure.DMA_Mode = DMA_Mode_Circular;                   // DMA一次模式  
    DMA_InitStructure.DMA_Priority = DMA_Priority_Medium;               // 优先级：中 
    DMA_InitStructure.DMA_M2M = DMA_M2M_Disable;                        // 禁止内存到内存的传输
    DMA_Init(DMA1_Channel5, &DMA_InitStructure);                 // 配置DMA通道DMA1_Channel5
    DMA_Cmd(DMA1_Channel5,ENABLE);                              // 使能DMA

}
void USART1_IRQHandler(void)
{
	sig++;
	u8 clear=0;
	if(USART_GetITStatus(USART1, USART_IT_IDLE) != RESET)
	{
		clear = USART1->SR;
		clear = USART1->DR;
		DMA_Config();
		
	}
}

}

2020.4.21于家中，QAQ我要回学校。